FÍSICA REACTORES NUCLEARES EJERCICIOS

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FÍSICA REACTORES NUCLEARES EJERCICIOS

  1. 1. U T E M FISICA DE REACTORES NUCLEARES Ejercicio N° 1 E.Mera 1.- Calcule la actividad producida de 4 l Aris, enCi/s, para el espacio anular comprendido entre la vasija de un reactor nuclear y el blindaje primario, sabiendo que el radio interior es de 1.5 m, el exterior de 1.8 m y que tiene 3 m de altura. En dicho espacio, el flujo medio de neutrones térmicos es 5 x 109 n/cm2 s y el aire se desplaza a razón de 0.5 m/s. Calcule además el retardo que es necesario introducir en la descarga de dicho aire contaminado a la atmósfera, para que su actividad se haya reducido a la tercera parte. La fracción volumétrica de argón en el aire seco, en condiciones normales de temperatura y presión, es 0.93 % y el contenido másico de 4 0 Arig en el argón natural, 99.637 %. pA r = 0.0018 g/cmJ PA(4 0 Ar,8 ) = 39.9624 g/mol oa ,h(4 0 Ari8 ) = 0.660 b T,/2 (4 1 Ar1 8 )=1.83h Sr 5.0 H0 H + 0 * A r 16 4/ fe*A¿ ^ d o v/l O A - 4 = 0 ^
  2. 2. k W cíe + • —t C o v ^ — ( x > o y e L - 0 - ¿2- 4QO (Suv? - L.OSMO Q ^ . I 0 S
  3. 3. 2.- Un reactor ha estado operando a un flujo neutrónico térmico constante <Do durante un tiempo suficientemente largo, de tal modo que se ha alcanzado el estado de equilibrio. Suponga que en un cierto instante el reactor se apaga. Determine: ü) iii) La densidad atómica de l 3 5 Xes4 en el instante de apagado. El instante tm en horas para el cual la densidad atómica de xenón es máxima, después que el reactor se ha apagado. La densidad atómica máxima de l 3 5 Xe5 4 . If= 0.052116 cm" <D0 = 2.0xl01 3 n/(cm2 xs) y T,/2 ,[h] 0"ath , [b] 135T ¿53 0.056 6.59 h 7 Xe5 4 0.003 9.17h 2.65xl06 S r i ^ X c o í o ^ ¿q. Xua*a j - t <k^ A/€- ÜSW 1 f + fe - ... - [W>1>* •15 4 . 0 5 . 0 CuJ p,))ó/ ^
  4. 4. (9 = f ^ n l /? O ¿ Lk Je SAZ ^ 0 x 9 - ^ 0 / 1 (2^ % - - 5 k
  5. 5. 3.- Un reactor PWR, diseño Westinghouse, genera 3411 MWth con una eficiencia del 33.5% y un factor de planta del 80%. Hay 193 elementos combustibles en el núcleo del reactor y cada elemento contiene 264 barras de combustible. El combustible es uranio enriquecido al 2.6%, la densidad teórica del UO2, 10.97 g/cm3 y la longitud activa de la barra de combustible, 3.66 m. La pastilla de combustible tiene un diámetro de 8.2 mm, 13.5 mm de altura y su densidad es 95% de la densidad teórica. La sección eficaz microscópica térmica efectiva de fisión para el235Ug2 es 350 b. i) Determine la potencia específica del reactor. ii) Si el quemado medio de descarga en el equilibrio es 27500 MWd/t, estime el tiempo de residencia del combustible. iii) ¿Cuál es el flujo neutrónico térmico medio en el núcleo del reactor? 3 . - Zo A S / l o *5 i) 2 3 5 u 9 2 238n U92 O PM, g/mol 235.0439 238.0508 15.9944 J E L <QAA€ p i r e oí JjohwtiA de ^ s a J ( 3 f " h e ^ / i * h w¿s> fe W - í o l e 0 0 ; >JU 7P/C7 ./w/ ^^_-> /•rebojo -(ítfy.) e/3 ( 0 Z é 3 3 ^ 3 ^ i&>OrwvoS OO, j e . : 0 < £ < A U C o ' ^ 2.352325,6 S f l ^ o J cJft f e = . , . / /
  6. 6. # ) Si eí / ^ ^ ^ v í V i b w / CA ' e£) ¿ o c A A ^ h ^ ^ e/oten i» 1
  7. 7. i 3 U/1 ) = E i O 1 / I ÜCbx 'YXAÍCUÓ W /5 TA /? •1 r ..7 /
  8. 8. 4.- Considere un reactor infinito constituido por una mezcla homogénea de berilio y uranio. La razón atómica para los isótopos del uranio es U"x 993 U 235 i Calcule las densidades atómicas de 2 3 3 U, 2 3 8 U y berilio requeridas para que el reactor sea crítico. Suponga v = 2.47 neutrones/fisión y p e ~ 1. A, g/mol P, g/cm3 <jf, b <7a, b 2 3 5 u 9 2 235.01139 18.8 579 681 2 3 8 u 9 2 238.0508 18.8 - 2.7 Be 9.0122 1.84 - 0.010 y . --{ iS^C- 2 TA
  9. 9. Te O © K* ' 2 . 0 - U A L ^ g i" CK / i A o , e . Zb i
  10. 10. -- O, o o o O * . >¿ t>c*0,PPOZ 6omO L c W y j ' í L J JeJ? J es 18,8 Jí- W i * 0{i62fS O ck Uc*»¡o. d « _ £ ? / /
  11. 11. -- Q.0000^ ; >¿ Votv^en ( J - Q O O ^ o - ^ ^ /
  12. 12. 5.- Una esfera de moderador de radio R sin reflector, contiene fuentes de neutrones uniformemente distribuidas, las que emiten So [neutrones/cm3 s]. Determine: i) El flujo neutrónico y la densidad de corriente en el interior de la esfera, ¡i) La densidad de corriente hacia el exterior de la esfera, iii) La probabilidad de que un neutrón emitido por la fuente no escape de la esfera. Desprecie la distancia de extrapolación. 3.0 Á<o .4.-0 5_0 - o r = Ü i otó- Ü - 5 o ^ L D. Q _ d2^ / / t r i s ^ o ^ ^ r ^ ¿ * X> / p A ¿vi vi
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